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    中小学生对浮沉现象及其原因理解的案例研究
    作者:罗海军    文章来源:本站    点击数:    更新时间:2006-8-15
     

    姓名: 罗海军

    导师:罗星凯教授

    专业: 课程与教学论

    方向: 物理学科教学论

    毕业院校: 广西师范大学

    年级: 2001

     

    摘要:第八次基础教育课程改革倡导科学探究式教学。在科学探究活动中,了解儿童的现有认知发展水平对教学活动的设计至关重要。而科学学习是儿童关于自然现象的原有概念的发展或转变过程,因此研究学生是如何认识和学习科学概念,分析学生的前概念产生的原因和发展转变过程,对改进科学教学相当有益,对科学教材的编写也能够提供有价值的建议。

    浮力概念是中学物理教学的一个重点和难点。基于学生对浮力概念的认识最初是从浮沉现象入手此原因,本研究突破、改进了临床法,设计了“浮沉分类活动”,以未系统学习浮力知识的小学二三年级、小学五年级和初一的学生为访谈对象,来研究其对浮沉现象及其原因的理解情况。

    根据学生对物体分类时所采用的策略情况进行分析,结果表明:学生对物体分类所用策略主要有材料策略、轻重策略、空实心策略、密度策略、压强策略、供托模型策略和运动策略等。3个年级总使用频率很高的有材料、轻重、空实心、压强和供托模型策略等。使用轻重策略的学生比例随着年龄的增加而大幅度降低,同时使用密度策略的人数比例却随之上升幅度很大,而材料策略和空实心策略的人数从小学二、三年级到小学五年级上升幅度很大,但是从小五到初一上升缓慢。使用压强策略和供托模型策略的学生3个年级所占的比例都比较高,其中压强策略使用比例呈递减趋势,而供托模型策略却有起伏。从学生的分析我们知道,学生把物体分成了实心和空心类物体、外观上看不能确定是何种材料的物体和面积和形状可以改变的物体三类,同时策略具有不完备性和模糊性特点。

    以此为基础,我们可以把学生对浮沉理解情况分成三个水平。水平一的学生主要依据物体的轻重或实空心策略来分析的浮沉,他们不能脱离物体的轻重、大小或空实心等外在性质来考虑浮沉,还不能发展到材料或密度的层次上来。随着年龄的增加这个阶层的学生比例大幅度减少。水平二的学生开始考虑到了材料的特性,开始意识到了物体的浮沉和轻重的辨证关系,他们意识到了把重的物体归结为下沉和轻的物体归结为上浮(或者实心的下沉空心的上浮)都会出错,他们把物体开始分成大而重、大而轻、小而重、小而轻四个方面来分析。但是他们还不能协调浮沉和轻重或实空心的关系。尤其是对于大而轻和小而重的物体还把握不太准。这个水平的学生在三个年龄阶段并没有太大幅度的变化,而且所占比例都比较大。水平三的学生能够从物体的密度角度来考虑物体的浮沉,他们能较好地处理物体的浮沉和材料、空实心和轻重的辨证关系。他们的分类一般正确,这个阶层中一些学生能够把浮力和等体积水重来比较得出浮沉,但是也有部分学生是把浮力和全部容器的水比较而得出的。小学23年级还没有学生能够处在这个阶层,随着年龄的增加,位于此阶层的学生比例有了很大幅度的提高。

    接着本论文以皮亚杰儿童心理学为基础对学生理解物体浮沉作进一步的分析,并和前人的研究做了比较。认为学生对浮沉理解的认知发展是渐进的和螺旋上升的,不同认知水平的儿童“质”的内涵不同,儿童只有具备了密度概念才能为科学地理解浮沉奠定基础。就学生的认知能力来说,年龄小于78岁(小学3年级)的学生不适宜进行探讨物体浮沉规律和分析物体浮沉原因等活动,在教学中应该要突破物体的面积和水量多少对浮沉规律建构的干扰,如何转化学生日常生活中的 “密度”概念对于浮沉规律的建构显得十分关键。

    最后,论文从工具、方法、被试、浮力知识的整合等各方面进行了反思和总结。

    关键词:浮沉现象、理解策略、前概念、科学探究、认知发展。

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